JPH11315909A - Gear - Google Patents

Gear

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JPH11315909A
JPH11315909A JP12250598A JP12250598A JPH11315909A JP H11315909 A JPH11315909 A JP H11315909A JP 12250598 A JP12250598 A JP 12250598A JP 12250598 A JP12250598 A JP 12250598A JP H11315909 A JPH11315909 A JP H11315909A
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JP
Japan
Prior art keywords
web
gear
boss
rim
ribs
Prior art date
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Pending
Application number
JP12250598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Iio
真司 飯尾
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the weight of a gear while suppressing reduction of bending rigidity of a web by erecting ribs on the web extending from a boss to a rim. SOLUTION: A plate shaped web 14 is integratedly arranged between a boss 12 and rim 13 of a gear 10. The web 14 is very thinly formed comparing with that of a conventional gear. A plurality of ribs 15 are erected on both surface of the web 14 radially from the boss 12 to the rim 13, in a direction perpendicular to the web 14, namely in an axial direction of a rotary shaft 11. As a result, bending rigidity of a rotary shaft 11 direction of the web 14 is improved, and natural frequency of the gear 10 is increased. Even if the plate thickness of the web 14 is thinned so as to lighten the weight of the gear 10, reduction of vending rigidity of the web 14 can be suppressed. A lightening hole 14a is arranged on the web 14 so as to more lighten the weight.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば航空機用ジ
ェットエンジンや、該ジェットエンジンに付設されるア
クセサリーギアボックス(A.G.B.)等に配設される
歯車に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gear provided in, for example, an aircraft jet engine and an accessory gear box (AGB) attached to the jet engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機用のジェットエンジンやジェット
エンジンに付設されるアクセサリーギアボックス等の内
部には、駆動力の伝達手段として数多くの歯車が使用さ
れている。これら歯車のうち、特に大径の歯車について
は、航空機用のジェットエンジンに使用されるという観
点から軽量化を図る必要がある。
2. Description of the Related Art Many gears are used as means for transmitting driving force inside a jet engine for an aircraft or an accessory gear box attached to the jet engine. Of these gears, especially large-diameter gears need to be reduced in weight from the viewpoint of being used in jet engines for aircraft.

【0003】歯車の軽量化を図るには、歯車の外周部分
に位置して歯が設けられる環状部分であるリム、軸をは
める穴の縁に補強のために設けられるボスとリムとの間
に設けられるウェブの板厚を極力薄く形成する方法が一
般的である。
In order to reduce the weight of the gear, a rim, which is an annular portion provided with teeth on the outer peripheral portion of the gear, and a boss provided between the rim and a boss provided for reinforcement at an edge of a hole into which a shaft is fitted. In general, a method for forming a web having a thickness as small as possible is provided.

【0004】ところで、上記のような方法で軽量化を図
ると、歯車の固有振動数が低下し、これまで問題とはな
らなかった低次モードでの共振が懸念されるようにな
り、場合によってはボスとウェブとの接合部分に亀裂を
生じる等して歯車を破壊してしまう危険もある。
By the way, when the weight is reduced by the above-described method, the natural frequency of the gear decreases, and resonance in a low-order mode, which has not been a problem, becomes a concern. There is also a risk that the gear may be broken due to cracks at the joint between the boss and the web.

【0005】ここで、歯車に生じる振動モードを説明す
るためのモデルとして、軸に中央を固定された回転円板
を歯車に見立てて軸ごと回転させた場合を図3に示す。
回転円板1に生じる振動モードのうち、回転円板1を破
損に至らせる最も危険な振動モードは、図に示すように
回転円板1が軸2との接合部分を中心として首振り振動
する1節直径の振動モード(1 Nodal Diameter Mode)
である。
Here, as a model for explaining a vibration mode generated in a gear, FIG. 3 shows a case where a rotating disk fixed at the center to a shaft is rotated like a gear as a gear.
Among the vibration modes generated in the rotating disk 1, the most dangerous vibration mode that causes the rotating disk 1 to be damaged is that the rotating disk 1 oscillates around the joint with the shaft 2 as shown in the figure. 1 Nodal Diameter Mode
It is.

【0006】この1節直径の振動モードは、低次の振動
モードであって、歯車の最も低い固有振動数となる場合
が多い。これが回転軸の回転1次の励振力によって共振
し、回転円板の変形を生む原因となると考えられる。
The one-node-diameter vibration mode is a low-order vibration mode, and often has the lowest natural frequency of the gear. This is considered to cause resonance due to the primary excitation force of the rotation of the rotating shaft and cause deformation of the rotating disk.

【0007】1節直径の振動モードにある回転円板の変
形は、回転円板と軸との接合部分を固定端とする曲げ変
形であり、歯車に置き換えた場合にはボスとウェブとの
接合部分が曲げ変形を生じることとなり、振動が繰り返
されればこの部分に亀裂を生じることも考えられる。
[0007] The deformation of the rotating disk in the vibration mode of one-node diameter is bending deformation in which the joint between the rotating disk and the shaft is a fixed end, and when replaced with a gear, the joining of the boss and the web is performed. It is considered that the portion undergoes bending deformation, and if the vibration is repeated, a crack is generated in this portion.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】1節直径の振動モード
の発現を抑制するためには、まずひとつの方法として、
図4(A)に示すようにボス3とウェブ4との接合部分
においてウェブ4の肉厚を厚くし(符号Fで示す部
分)、ウェブ4の軸方向の剛性を高めて歯車の固有振動
数を高めることで歯車の実用回転域における1節直径の
振動モードの発現を抑制する方法がある。しかしなが
ら、これでは歯車の軽量化を進めるうえで矛盾を生んで
しまう。
In order to suppress the occurrence of a vibration mode having a diameter of one node, one method is as follows.
As shown in FIG. 4 (A), the thickness of the web 4 is increased at the joint between the boss 3 and the web 4 (the portion indicated by the symbol F), the rigidity of the web 4 in the axial direction is increased, and the natural frequency of the gear There is a method of suppressing the occurrence of a vibration mode having a one-node diameter in the practical rotation range of the gear by increasing the gear ratio. However, this causes inconsistency in reducing the weight of the gear.

【0009】そこで、他の方法として、図4(B)に示
すようにリム5の内側面にダンパーリング6と呼ばれる
制振機構を取付け、リム5とダンパーリング6との摩擦
により振動を減衰させることで1節直径の振動モードの
発現を抑制する方法がある。ダンパーリング6とはリム
5の内側面に周方向に沿って溝を形成し、この溝にリム
5とは別体のリングをはめ込むというものである。しか
しながら、ダンパーリング6を用いた制振機構では、リ
ム5とダンパーリング6との摺動が避けられず、ダンパ
ーリング6が摩耗する等耐久性にやや難がある。
Therefore, as another method, as shown in FIG. 4B, a vibration damping mechanism called a damper ring 6 is attached to the inner surface of the rim 5, and the vibration is attenuated by friction between the rim 5 and the damper ring 6. Thus, there is a method of suppressing the occurrence of a vibration mode having a diameter of one node. The damper ring 6 is formed by forming a groove in the inner surface of the rim 5 along the circumferential direction, and fitting a ring separate from the rim 5 into this groove. However, in the vibration damping mechanism using the damper ring 6, sliding between the rim 5 and the damper ring 6 is unavoidable, and there is a slight difficulty in durability such as wear of the damper ring 6.

【0010】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、ウェブの曲げ剛性低下を抑制しつつ、歯車の軽
量化を図ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce the weight of a gear while suppressing a reduction in bending rigidity of a web.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成を有する歯車を採用す
る。すなわち、回転軸に取付られるボスと、該ボスの外
側に位置して歯が形成される環状のリムと、該ボスとリ
ムとに一体的に設けられる板状のウェブとを備える歯車
について、ウェブに、ボスからリムの間にわたってリブ
を立設する。ウェブにリブを立設することにより、ウェ
ブの曲げ剛性が高まり、歯車の固有振動数が高まる。そ
のため、ウェブの板厚を薄くして歯車の軽量化を図った
としてもウェブの曲げ剛性低下が抑制され、歯車の実用
回転域における1節直径の振動モードが発現し難くな
る。
As a means for solving the above-mentioned problems, a gear having the following configuration is employed. That is, a gear including a boss attached to a rotating shaft, an annular rim located outside the boss and having teeth formed thereon, and a plate-shaped web provided integrally with the boss and the rim. Then, a rib is erected from the boss to the rim. By erecting the ribs on the web, the bending rigidity of the web increases, and the natural frequency of the gear increases. Therefore, even if the thickness of the web is reduced to reduce the weight of the gear, a reduction in the bending stiffness of the web is suppressed, and it becomes difficult for the gear to exhibit a one-node diameter vibration mode in a practical rotation range.

【0012】リブは、回転軸方向に向けて立設されるこ
とが望ましい。リブを回転軸方向に向けて立設すること
により、ウェブの曲げ剛性が回転軸方向について高めら
れる。
It is desirable that the rib be provided upright in the direction of the rotation axis. By erecting the ribs toward the rotation axis direction, the bending rigidity of the web is increased in the rotation axis direction.

【0013】リブは、ボスを中心として放射状に設けら
れかつリブの周方向に沿って等間隔に立設されることが
望ましい。リブを放射状に設けることにより、歯車の周
方向のいずれの位置においても均一に高い剛性が与えら
れる。
It is desirable that the ribs are provided radially around the boss and are erected at regular intervals along the circumferential direction of the ribs. By providing the ribs radially, high rigidity is uniformly provided at any position in the circumferential direction of the gear.

【0014】ウェブには、肉抜きのための穴が、隣り合
うリブ間に設けられることが望ましい。リブを設けるこ
とにより回転軸方向の曲げ剛性が十分に確保されるなら
ば、ウェブに肉抜きのための穴を設けて歯車のさらなる
軽量化を図ることが可能となる。
Preferably, the web is provided with a hole for lightening between adjacent ribs. If the ribs provide sufficient bending stiffness in the direction of the rotation axis, holes can be formed in the web to reduce the weight of the gears.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明に係る歯車の一実施形態を
図1および図2に示して説明する。各図に示すように、
歯車10は、回転軸11に挿嵌されるボス12と、ボス
12の外周に同心円状に配置され外側面には歯(図示せ
ず)が形成されている環状のリム13と、ボス12とリ
ム13の間に一体的に設けられている板状のウェブ14
とから構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a gear according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in each figure,
The gear 10 includes a boss 12 inserted into the rotating shaft 11, an annular rim 13 arranged concentrically around the outer periphery of the boss 12, and having teeth (not shown) formed on an outer surface thereof; Plate-like web 14 provided integrally between rims 13
It is composed of

【0016】ウェブ14は、リブをもたない従来の歯車
に比べて非常に薄く形成されており、その両側面には、
ボス12からリム13の間にわたって放射状に複数のリ
ブ15が、ウェブ14に対して垂直、すなわち回転軸1
1の軸方向に向けて立設されている。各リブ15は、回
転軸11の軸心を中心として七方向に放射状に形成され
ている。また、各リブ15により仕切られたウェブ14
には、肉抜き用の穴14aが形成されている。
The web 14 is formed to be very thin as compared with a conventional gear without ribs.
A plurality of ribs 15 radially extending from the boss 12 to the rim 13 are perpendicular to the web 14, that is, the rotation axis 1.
It stands upright in the axial direction. Each rib 15 is formed radially in seven directions around the axis of the rotating shaft 11. In addition, the web 14 divided by each rib 15
Is formed with a hole 14a for lightening.

【0017】上記のように構成された歯車10において
は、リブ15が設けられていることにより、ウェブ14
の回転軸11方向の曲げ剛性が高まり、歯車10の固有
振動数が高まる。そのため、ウェブ14の板厚を薄くし
て歯車の軽量化を図ったにも関わらず、ウェブ14の曲
げ剛性低下が抑制され、歯車10の実用回転域における
1節直径の振動モードが発現し難くなっている。
In the gear 10 configured as described above, since the ribs 15 are provided, the web 14
Of the gear 10 in the direction of the rotating shaft 11 is increased, and the natural frequency of the gear 10 is increased. Therefore, even though the thickness of the web 14 is reduced to reduce the weight of the gear, the reduction in the bending stiffness of the web 14 is suppressed, and it is difficult for the gear 10 to exhibit a one-node diameter vibration mode in the practical rotation range. Has become.

【0018】したがって、上記のように構成された歯車
10によれば、ウェブ14の曲げ剛性低下を抑制しなが
らも軽量化を図ることができる。
Therefore, according to the gear 10 configured as described above, it is possible to reduce the weight while suppressing the bending rigidity of the web 14 from decreasing.

【0019】また、リブ15がボス12を中心として放
射状に設けられかつリム13の周方向に沿って等間隔に
設けられていることにより、歯車10の周方向のいずれ
の位置においても均一に高い剛性が与えられている。こ
れにより、軽量でしかもウェブ14の曲げ剛性の高い歯
車を実現することができる。
Further, since the ribs 15 are provided radially around the boss 12 and are provided at equal intervals along the circumferential direction of the rim 13, the ribs 15 are uniformly high at any position in the circumferential direction of the gear 10. Rigidity is given. This makes it possible to realize a gear that is lightweight and has high bending rigidity of the web 14.

【0020】さらに、ウェブ14には、肉抜きのための
穴14aが、隣り合うリブ15、15間にそれぞれ設け
られており、リブ15を設けることにより回転軸11方
向の曲げ剛性が十分に確保されたうえで、歯車10のさ
らなる軽量化が図られている。
Further, the web 14 is provided with a hole 14a for lightening the space between the adjacent ribs 15, 15. By providing the rib 15, the bending rigidity in the direction of the rotating shaft 11 is sufficiently ensured. In addition, the weight of the gear 10 is further reduced.

【0021】なお、図1、図2に示した歯車は本発明の
一実施形態を示すものであって、ボス、リム、ウェブの
形状、ならびにリブの形状、数、配設位置等は歯車の大
きさ、歯数、形状等によって適宜変更可能である。
The gears shown in FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. The shapes of bosses, rims, webs, and the shapes, numbers, and arrangement positions of the ribs are the same as those of the gears. It can be appropriately changed depending on the size, the number of teeth, the shape, and the like.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る歯車
は、回転軸に取付られるボスと該ボスの外側に位置して
歯が形成される環状のリムとに一体的に設けられる板状
のウェブに、前記ボスから前記リムの間にわたってリブ
が立設されているので、ウェブの板厚を薄くして歯車の
軽量化を図ったとしてもウェブの曲げ剛性低下が抑制さ
れ、歯車の実用回転域における1節直径の振動モードが
発現し難くなる。これにより、ウェブの曲げ剛性低下を
抑制して十分な耐久性を確保しながらも、歯車の軽量化
を図ることができる。
As described above, the gear according to the present invention has a plate-like shape provided integrally with a boss mounted on a rotating shaft and an annular rim having teeth formed outside the boss. Since the ribs are erected from the boss to the rim on the web, even if the thickness of the web is reduced to reduce the weight of the gear, the reduction in the bending rigidity of the web is suppressed, and the practical use of the gear It becomes difficult to exhibit a vibration mode having a diameter of one node in the rotation range. Thereby, it is possible to reduce the weight of the gear while ensuring sufficient durability by suppressing a decrease in the bending rigidity of the web.

【0023】リブが、回転軸方向に向けて立設されてい
るので、ウェブの曲げ剛性が回転軸方向について高めら
れる。これにより、軽量かつ耐久性の高い歯車を実現す
ることができる。
Since the ribs are erected in the direction of the rotation axis, the bending rigidity of the web is increased in the direction of the rotation axis. Thereby, a lightweight and highly durable gear can be realized.

【0024】リブが、ボスを中心として放射状に設けら
れかつリムの周方向に沿って等間隔に設けられているの
で、周方向のいずれの位置においても高い剛性が与えら
れる。これにより、軽量かつ耐久性の高い歯車を実現す
ることができる。
Since the ribs are provided radially around the boss and are provided at equal intervals along the circumferential direction of the rim, high rigidity is provided at any position in the circumferential direction. Thereby, a lightweight and highly durable gear can be realized.

【0025】ウェブに、肉抜きのための穴が、隣り合う
リブ間に設けられているので、歯車のさらなる軽量化を
図ることができる。
[0025] Since the web is provided with a hole for lightening between adjacent ribs, the weight of the gear can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る歯車の一実施形態を示す側面図
である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a gear according to the present invention.

【図2】 図1におけるII−II線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【図3】 従来の歯車に生じる振動モードを説明するた
めのモデル図である。
FIG. 3 is a model diagram for explaining a vibration mode generated in a conventional gear.

【図4】 従来の歯車における振動モード抑制のための
解決手段の例を示す断面図(A)ならびに断面斜視図
(B)である。
4A and 4B are a cross-sectional view and a cross-sectional perspective view illustrating an example of a solution for suppressing a vibration mode in a conventional gear.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 歯車 11 回転軸 12 ボス 13 リム 14 ウェブ 14a 穴 15 リブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gear 11 Rotation shaft 12 Boss 13 Rim 14 Web 14a Hole 15 Rib

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸に取付られるボスと、該ボスの外
側に位置して歯が形成される環状のリムと、該ボスとリ
ムとに一体的に設けられる板状のウェブとを備える歯車
であって、 前記ウェブに、前記ボスから前記リムの間にわたってリ
ブが立設されることを特徴とする歯車。
1. A gear comprising: a boss attached to a rotating shaft; an annular rim having teeth formed outside the boss; and a plate-shaped web provided integrally with the boss and the rim. A gear, wherein a rib is erected from the boss to the rim on the web.
【請求項2】 前記リブが、前記回転軸方向に向けて立
設されることを特徴とする請求項1記載の歯車。
2. The gear according to claim 1, wherein the rib is provided upright toward the rotation axis.
【請求項3】 前記リブが、前記ボスを中心として放射
状に設けられかつ前記リブの周方向に沿って等間隔に設
けられることを特徴とする請求項1または2記載の歯
車。
3. The gear according to claim 1, wherein the ribs are provided radially around the boss and are provided at equal intervals along a circumferential direction of the rib.
【請求項4】 前記ウェブに、肉抜きのための穴が、隣
り合う前記リブ間に設けられることを特徴とする請求項
1、2または3記載の歯車。
4. The gear according to claim 1, wherein a hole for lightening the web is provided between the adjacent ribs.
JP12250598A 1998-05-01 1998-05-01 Gear Pending JPH11315909A (en)

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